為什么說(shuō)中國(guó)要做半導(dǎo)體強(qiáng)國(guó) 收購(gòu)Siltronic是勢(shì)在必行的

　　在早前談到中國(guó)的半導(dǎo)體投資建設(shè)，一直都是圍繞在芯片設(shè)計(jì)、制造和封裝等領(lǐng)域，但對(duì)于半導(dǎo)體芯片的源頭——硅晶圓，卻談的少之又少。我認(rèn)為主要有兩方面的原因：一是國(guó)內(nèi)在這方面的發(fā)展不盡如人意;另一方面是因?yàn)槟壳暗男枨蠛蛢r(jià)格還是在可接受范圍。

　　但早兩天有報(bào)道宣稱(chēng)，明年上半年的硅晶圓可能會(huì)面臨大面積漲價(jià)的可能，更嚴(yán)重的是隨之而來(lái)可能會(huì)出現(xiàn)的缺貨困境。這對(duì)于國(guó)內(nèi)那些投入了大量資金建設(shè)12寸廠(chǎng)的晶圓廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，這真的一個(gè)出師不利的信息。

　　在這個(gè)關(guān)頭，臺(tái)灣媒體傳出了國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體基金將要收購(gòu)總部位于德國(guó)慕尼黑的硅晶圓廠(chǎng)Siltronic，綜合中國(guó)目前的半導(dǎo)體建設(shè)熱潮，德國(guó)愛(ài)思強(qiáng)剛剛拒絕了中國(guó)資本的收購(gòu)還有硅晶圓面臨缺貨的危機(jī)，這個(gè)消息的頒布無(wú)疑給今年的半導(dǎo)體市場(chǎng)又投下了一顆深水炸彈。

　　為什么中國(guó)需要硅晶圓廠(chǎng)

　　半導(dǎo)體行業(yè)的人都知道，一個(gè)芯片被設(shè)計(jì)出來(lái)之后，需要把設(shè)計(jì)文件交付到TSMC這樣的代工廠(chǎng)進(jìn)行芯片生產(chǎn)，而TSMC則會(huì)根據(jù)客戶(hù)的設(shè)計(jì)文件，在硅片上“刻”上電路。這個(gè)需要的硅片就是由硅晶圓廠(chǎng)生產(chǎn)的。

　　而過(guò)去的幾十年里，產(chǎn)業(yè)界為了降低芯片的制造成本，一直推進(jìn)硅晶片的往前推進(jìn)，從最初的1英寸到12英寸。

　　硅晶圓尺寸的進(jìn)化史(4英寸到12英寸)

　　但晶圓生產(chǎn)是一個(gè)不算非常復(fù)雜，但是對(duì)精度要求很高的過(guò)程。主要涉及到純化和拉晶。

　　純化分為兩個(gè)階段，第一步是冶金級(jí)純化，此一過(guò)程主要是加入碳，以氧化還原的方式，將氧化硅轉(zhuǎn)換成98%以上純度的硅。大部份的金屬提煉，像是鐵或銅等金屬，皆是采用這樣的方式獲得足夠純度的金屬。但是，98%對(duì)于晶片制造來(lái)說(shuō)依舊不夠，仍需要進(jìn)一步提升。因此，將再進(jìn)一步采用西門(mén)子制程(Siemensprocess)作純化，如此，將獲得半導(dǎo)體制程所需的高純度多晶硅。

　　接著，就是拉晶的步驟。首先，將前面所獲得的高純度多晶硅融化，形成液態(tài)的硅。之后，以單晶的硅種(seed)和液體表面接觸，一邊旋轉(zhuǎn)一邊緩慢的向上拉起。至于為何需要單晶的硅種，是因?yàn)楣柙优帕芯秃腿伺抨?duì)一樣，會(huì)需要排頭讓后來(lái)的人該如何正確的排列，硅種便是重要的排頭，讓后來(lái)的原子知道該如何排隊(duì)。最后，待離開(kāi)液面的硅原子凝固后，排列整齊的單晶硅柱便完成了。

　　單晶硅晶柱

　　然后把單晶硅柱切割成一片片厚度約為150μm(0.015cm)左右的硅晶片。

　　很多人會(huì)問(wèn)，這個(gè)難道體現(xiàn)在哪里，我們不妨看一下。上圖硅晶柱的制作過(guò)程就像是做棉花糖，一邊旋轉(zhuǎn)一邊成型的。在拉晶的過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)拉起的速度和溫度的控制都會(huì)影響到晶柱的品質(zhì)。如此高的技術(shù)難度，對(duì)于基礎(chǔ)比較薄弱的中國(guó)半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，是一個(gè)大挑戰(zhàn)。

　　除了技術(shù)外，專(zhuān)利保護(hù)也是限制中國(guó)硅晶片產(chǎn)業(yè)的一個(gè)發(fā)展。

　　半導(dǎo)體硅的制造工藝，從上世紀(jì)五十年代出現(xiàn)以來(lái)，一直都是日韓德美等國(guó)家在上面發(fā)展，他們?cè)诠杈圃焐厦娣e累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)利，這也不是中國(guó)能輕易突破的。

　　但這又是一個(gè)很重要的市場(chǎng)，讓中國(guó)不得不投入。

　　首先我們需要強(qiáng)調(diào)一下，硅晶片的市場(chǎng)其實(shí)不是很大，從相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2014年硅晶片的市場(chǎng)規(guī)模只有80億美元，2015年也只有83億美元。相比于早幾年的上百億市場(chǎng)，是有所下滑的。但就算是上百億，對(duì)于三千多億規(guī)模的半導(dǎo)體市場(chǎng)，其所占的份額也只不過(guò)區(qū)區(qū)幾個(gè)百分點(diǎn)。

　　電子產(chǎn)業(yè)鏈中，硅晶圓的位置

　　但從上文所看，這個(gè)產(chǎn)品是硅芯片的基礎(chǔ)，沒(méi)有它，你設(shè)計(jì)得多好，代工廠(chǎng)制程多先進(jìn)，也都是巧婦難為無(wú)米之炊。